品行障礙腦功能結構成像研究進展

張 靜，黃炳升,,3，張家寧，蔣雅麗，姚樹橋*

(1.中南大學湘雅二醫院醫學心理研究所，湖南 長沙 410011；2.深圳大學醫學部生物醫學工程學院，廣東省醫學信息檢測與超聲成像重點實驗室 醫學超聲關鍵技術國家地方聯合工程實驗室，廣東 深圳 518060；3.香港大學深圳研究院，廣東 深圳 518060)

品行障礙腦功能結構成像研究進展

張 靜1，黃炳升1,2,3，張家寧2，蔣雅麗1，姚樹橋1*

(1.中南大學湘雅二醫院醫學心理研究所，湖南 長沙 410011；2.深圳大學醫學部生物醫學工程學院，廣東省醫學信息檢測與超聲成像重點實驗室 醫學超聲關鍵技術國家地方聯合工程實驗室，廣東 深圳 518060；3.香港大學深圳研究院，廣東 深圳 518060)

品行障礙(CD)是兒童青少年期最常見的一種心理行為問題。CD患者存在與情緒的識別處理、獎賞加工、認知控制與決策等有關的皮質和皮質下腦區結構、功能和連接的異常。本文主要對CD患者的功能MRI、結構MRI和擴散張量成像研究進展進行綜述。

品行障礙；功能磁共振成像；結構磁共振成像；擴散張量成像

品行障礙(conduct disorder， CD)是兒童青少年中常見的一種精神障礙，常涉及侵犯他人的基本權利、違反與其年齡相稱的社會規范，表現為反復、持續出現的攻擊性和反社會性行為模式，如攻擊他人、破壞行為、離家出走、逃學等品行問題[1]。根據發病時間(以10周歲為分界點)，CD可分為早發型(early-onset， EO)或兒童型(childhood-onset， CO)、青少年型(adolescent-onset， AO)和非特定型(unspecified onset， UO)[2]。通常CD預后較差，多數患者成年后容易發展為反社會性人格障礙。

目前，已經從影像學角度對CD進行了大量研究[3-5]，表明CD患者主要在與情緒的識別處理、獎賞加工、認知控制與決策等有關的皮質和皮質下腦區存在結構、功能和連接的異常。提示腦成像研究可為CD的診斷提供依據。本文主要從功能、結構(包括灰質和白質)兩個方面對功能MRI(functional， fMRI)、結構MRI(structural， sMRI)和擴散張量成像(diffusion tensor imaging， DTI)的研究結果進行綜述。

1 fMRI

CD的fMRI研究[4，6-7]主要集中在情緒調節與控制、執行功能、決策機制等方面，包括任務態成像研究和靜息態成像研究兩種類型，即研究者一般通過一些涉及情緒加工處理等的任務設計或無任務的靜息狀態，探索有關腦區的功能活動狀況(如任務態下某些腦區激活的改變及靜息態下相關腦區某些特征值的異常變化)。其數據分析方法主要有腦連接分析(包括功能連接分析和有效連接分析)，結果顯示CD患者眶額皮層、調節動機與情感的邊緣系統如前扣帶回、杏仁核功能活動的異常(這些結構以及島葉、腹側紋狀體均屬于旁邊緣系統)以及額葉—邊緣系統網絡腦區間功能連接的異常[5，8]。表明CD患者可能存在眶額皮層—旁邊緣系統動機網絡、后顳—頂葉監測網絡的功能障礙[2]。

2 sMRI

研究[9-10]表明，大腦結構異常改變是CD發生的病理機制之一。通過全腦sMRI或ROI法分析大腦形態學的改變，發現CD患者主要在額葉、杏仁核等區域存在皮質厚度、體積、密度等的異常改變。其數據分析方法主要有反映灰質體積和密度的基于體素的形態學測量法(voxel-based morphometry， VBM)和反映皮層厚度、表面積和折疊度的基于皮層的形態學測量法(surfaced-based morphometry， SBM)。VBM是以體素為單位自動對大腦形態進行客觀分析的技術[11]，而SBM是一種可精確量化全腦或局部腦區皮層厚度、表面積和折疊指數的方法，能更具化地了解大腦皮層的表面模式，從而相對更準確地發現早期皮層改變[12]。隨著這兩種方法的逐漸成熟，其在臨床上的應用也日益廣泛，如包括阿爾茨海默病等神經系統疾病的研究[13]。

2.1灰質

2.1.1前額葉皮層(prefrontal cortex， PFC) PFC包括眶額皮層(orbitofrontal cortex， OFC)、腹側正中前額葉皮層(ventral medial prefrontal cortex， vmPFC)等，通常與目標執行、沖動控制等功能有關。多個VBM研究[14-16]發現CD患者PFC灰質體積顯著低于正常對照組。但由于灰質體積是皮層厚度、表面積或折疊度的綜合反映[17]，研究者們為了分別衡量這幾個指標的單獨影響，采用了基于表面的分析方法。Hyatt等[18]發現CD患者PFC折疊度下降，而厚度與正常組無差異；Fairchild等[17,19]分別發現OFC、vmPFC表面積減少，而Wallace等[10]研究顯示CD患者與對照組表面積的差異無統計學意義。此外，在正常被試中發現減少的OFC/vmPFC體積與較差的沖動控制能力有關[20]。以上結果均表明CD患者的癥狀如沖動攻擊行為、情緒調節異常等可能與PFC多個區域的結構異常存在關聯。但De Brito等[21]對伴冷酷無情(callous-unemotional， CU)特質品行問題的研究卻發現其內側OFC灰質密度增加，Fairchild等[14]還發現CU與雙側OFC體積呈正相關。結果存在分歧的原因可能與被試特點(如年齡、是否伴CU等精神病性特質)有關，因為正常情況下PFC體積和厚度隨年齡增大而減小[22]，如果研究被試的年齡跨度較大，則一些腦區灰質體積、密度的增加可能反映皮質成熟的延遲[21]。

2.1.2前扣帶皮層(anterior cingulate cortex， ACC) ACC在情緒調控及認知行為過程中起重要作用。研究[15,23-24]發現CD患者的ACC灰質體積減少，且其體積與個體的共情水平有關[25]。尤其，Olvera等[15]發現合并雙相障礙的CD患者腹側體積的減少，從而可能影響情緒、行為等調節過程。

2.1.3杏仁核 杏仁核通常與負性情緒加工、恐懼條件作用形成等過程有關。研究[10,14,25-26]發現CD患者的杏仁核體積下降，且兒童表現出的攻擊行為與此有關[27]。但有研究[16,21,28]結果與此不同。Ameis等[28]對健康青少年高/低外化行為組的研究中未發現杏仁核體積的顯著差異，但卻發現外化行為與杏仁核—OFC連接的異常有關。此外，也有研究[29-30]發現CD組PFC—杏仁核的功能連接顯著低于正常組，且其癥狀嚴重性與該功能連接呈顯著負相關。也許可解釋腦結構的改變不能單純地以功能模型來推斷(即功能異常不代表相關結構一定存在異常，而有可能是與該結構有關的神經環路的異常導致了有關功能的損害)的原因。

2.1.4其他 CD患者的島葉以及腹側紋狀體等的結構也存在異常，Fairchild等[14,18,25,31]發現CD患者的島葉體積下降、折疊度異常、皮層變薄以及灰質密度下降等；有研究[31]發現前島葉體積與個體的共情存在正相關，與CD癥狀呈負相關。則其體積、密度等的減少可能使情緒加工受損，表現為共情的缺陷；也可能破壞與前額葉有關的環路，使前額葉對憤怒、攻擊、沖動等的抑制作用減弱，從而增加發生攻擊行為的可能。同時腹側紋狀體的體積也減少[10,14]，其體積與患者的CU特質存在正相關[23]。而對健康青少年被試的研究[32]也發現腹側紋狀體密度降低與更大的冒險選擇有關。提示一些皮層下結構在關于CD的研究中也需更多地關注。

2.2 白質 DTI可監測腦白質內水彌散的各向異性(fractional anisotropy， FA)以及彌散程度，反映特定部位腦白質完整性、方向性的改變，有助于了解白質纖維束的病理狀態。其衡量指標有部分FA、徑向彌散程度(radial diffusivity， RD)、軸向彌散程度(axial diffusivity， AD)等。

既往多關注鉤束等白質結構的異常，特別是一些纖維束連接FA值等的異常。鉤束是連接杏仁核、鄰近的前顳葉與OFC的白質纖維束，因此可能參與促進共情、情緒管理、社會認知加工等過程[33]。Passamonti等[34-36]研究發現，與正常組相比，CD組鉤束、外囊、左右半球間胼胝體膝部與體部的FA值升高、RD值降低。同時有研究[37]發現，CD男孩較女孩FA值升高更明顯，RD值降低，可能是男孩比女孩出現品行問題比例更大的原因。此外，Haney-Caron[38]和Finger等[30]采用基于纖維束示蹤的空間統計方法(tract-based spatial statistics，TBSS)對全腦的FA進行分析，前者研究結果顯示CD組FA和AD值降低，后者則未發現該差異，但發現杏仁核—前額葉功能連接的異常。以上結果的不同可能因方法學的差異(如TBSS vs 纖維束成像)，因為前者是一種數據驅動的自動檢查全腦范圍內連接特征的方法，克服了基于體素的形態學分析在圖像配準和平滑等過程中的不足，但可能導致其對白質骨架外的特定纖維束的組間差異不敏感，而后者更適于描繪特定的ROI間的纖維束連接；也可能為樣本特征(如年齡)不同所致。研究[34]表明，青春期腦灰質與白質的結構與功能有一個快速的成熟期，正常個體大腦白質結構的完整性在30歲后減少(鉤束FA值隨著年齡增加呈現倒U型的變化)，但加速的異常成熟可使這種減少提前從而表現出FA值的降低，但發育軌跡的異常仍需縱向研究的證實。

3 小結與展望

本文對現有CD的腦成像研究進行概括，發現CD主要與PFC、邊緣系統等區域的結構和功能異常有關，但結構變化與功能異常之間的相互關系仍不確定。因此，今后可從以下幾個方面進行研究：①注意共病對結果的影響。多數研究未排除共病因素(如注意缺陷多動障礙)，可能影響對單純型CD患者大腦特異性改變的分析；②增加對CU特質的關注；在最新修訂的DSM-5中，CU已被用作區分CD不同亞型的標記變量[39]，其出現是否會改變相關結果以及改變方式均需進一步研究；③增加對女性CD患者的研究；④進行多模態腦成像研究，采用最新分析方法(如網絡分析等)進行數據分析以增加研究結果的可靠性和科學性；⑤進行可能的縱向研究，兒童青少年期是大腦發育的重要時期，由于多數研究采用橫向設計，無法探討外化行為與大腦結構、功能改變之間的因果關系及導致障礙出現的發生過程；⑥基因、神經遞質、激素及其與環境的交互作用也對大腦的結構與功能產生影響從而導致個體行為的變化[40]；隨著影像基因組學等的出現，應進行多因素(影像、生物、基因等)的縱向研究，進一步探討基因—腦—行為之間的相互關聯，將更有助于深入了解CD的發病機制。同時，隨著影像學研究的發展，一些新的高清MRI技術，如3D CUBE、CUBE DIR、MUSE等，均在CD的腦成像研究中具有潛在的臨床應用價值。CUBE采用超長回波鏈以及可變翻轉角等技術，可縮短掃描時間，保證圖像清晰度、對比度、信噪比，具有消除腦脊液流動偽影、提供更好的灰白質對比等特點。而CUBE DIR采用雙反轉回復序列，可減少來自腦脊液的信號并提供更高的T1加權，有助于發現目前MR未能檢查到的更輕微的皮層損傷[41]。

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Research progresses of functional and structural brain imaging in conduct disorder

ZHANGJing1,HUANGBingsheng1,2,3,ZHANGJianing2,JIANGYali1,YAOShuqiao1*

(1.MedicalPsychologicalInstitute,SecondXiangyaHospital,CentralSouthUniversity,Changsha410011,China; 2.SchoolofBiomedicalEngineering,HealthScienceCentre,ShenzhenUniversity,GuangdongKeyLaboratoryforBiomedicalMeasurementsandUltrasoundImaging,National-RegionalKeyTechnologyEngineeringLaboratoryforMedicalUltrasound,Shenzhen518060,China; 3.ShenzhenInstituteofResearchandInnovation,UniversityofHongKong,Shenzhen518060,China)

Conduct disorder (CD) is a most common psychological and behavioral problem in children and adolescents. Youths with CD mainly show structural, functional and connectivity abnormality in cortical and subcortical brain regions associated with emotion recognition and regulation, reward processing, cognitive control and decision-making. The research progresses of functional MRI (fMRI), structural MRI (sMRI) and diffusion tensor imaging (DTI) in CD were reviewed in this article.

Conduct disorder; Functional magnetic resonance imaging; Structural magnetic resonance imaging; Diffusion tensor imaging

國家自然科學基金(81471384)、深圳市科技創新委員會高端人才科研啟動費(00048)。

張靜(1993—)，女，安徽亳州人，在讀碩士。研究方向：心理學。E-mail： zhangjing22233hg@163.com

姚樹橋，中南大學湘雅二醫院醫學心理研究所，410011。

E-mail： shuqiaoyao@163.com

2016-09-19

2017-01-19

10.13929/j.1003-3289.201609082

R445.2; R749

A

1003-3289(2017)05-0782-05